Medicinsk Fysik, 7,5 hp, vt 2014

Transkript

1 Medicinsk Fysik, 7,5 hp, vt 2014 FAFF35 Kursprogram Kurshemsida Kursansvariga Kurslitteratur sik_fr_bme/ Stefan Andersson Engels (e-post: Kristina Eriksson Stenström (e-post: Michael Ljungberg (epost: Kurslitteratur som rekommenderas: Energilära och termodynamik (ansvarig Kristina Eriksson Stenström), Föreläsningar Seminarium Övningar Datorer Dosimetricase Energi- och miljöfysik, del 1 (Nina Reistad): kompendium som säljs i samband med föreläsningarna. Innehåller även övningsuppgifter. Häfte i hydromekanik (Kristina Eriksson Stenström): tillgängligt via hemsidan. Innehåller även övningsuppgifter. Joniserande strålning (ansvarig Michael Ljungberg) Joniserande strålnings växelverkan med materia (Hallstadius-Hertzmann): tillgängligt via kurshemsidan Powerpoint-presentationer: tillgängligt via kurshemsidan Medicinsk Laserfysik (all litteratur finns länkad på hemsidan) (ansvarig Stefan Andersson Engels): PhD-thesis Ann Johansson, pp 1-16, PhD thesis Erik Alerstam, pp 7-18 Chapter 6. Reflectance Spectroscopy: Sasha McGee, Jelena Mirkovic, Michael Feld; in Handbook of Biomedical Optics: David A. Boas, Constantinos Pitris, and Nimmi Ramanujam (editors) Powerpoint-presentationer För dig som vill ha ett standardverk i fysik rekommenderar vi University Physics av Young och Freedman, "University Physics" av Benson eller "Physics for Scientists and Engineers" av Tipler och Mosca. Kristina Eriksson Stenström (KS), Michael Ljungberg (MJ), Nina Reistad (NR) och Stefan Andersson Engels (SAE). Föreläsningarna i salar enligt schema på hemsidan. Ett tillfälle kommer vi att ägna åt problemlösning i seminarieform. Kristina Stenström (KS), Kevin Fissum (KF), Jan Pallon (JP), Mikael Elfman (ME), Stefan Andersson Engels (SAE), Michael Ljungberg (ML) Övningarna sker i sal H221 eller H421. Ta med papper, penna och miniräknare. Datorövning/laboration sker i datorsal H212. Vi kommer att använda beräkningsverktyget MatLab. En introduktionsföreläsning till MatLab ges ons 5/2 kl 10-12, och en introduktionsövning i datorsal sker 7/2 kl På kurshemsidan finns ett häfte med introduktion till MatLab (lösenord meddelas via e- post). Undervisningslokalerna och biblioteksområdet på Fysiska institutionen är utrustat med ett trådlöst nätverk. Som student kan du via nätverket och via undervisningsdatorerna koppla upp dig på LTHs nätverk via ditt STIL-konto. I temat Joniserande strålning ingår obligatoriska case-studier. En dosimetrisk studie för en av ett antal olika radionuklider ska göras på egen hand. Genomgång av hur denna ska utföras kommer att ske under en obligatorisk introduktionsföreläsning till Case ons 12/2 kl Studien ska sedan redovisas muntligen inför gruppen mån 3/3 kl 8-10 (obligatoriskt). Då alla på grund av tidsbrist inte kan redovisa kommer det i 1

2 Datorövning växelverkan Kursprogram [January 10, 2014] samband med själva redovisningen att lottas vem som ska redovisa. Alla ska således vara beredda att hålla en muntlig redovisning. Alla ska dessutom lämna in sin redovisning (Powerpoint eller motsvarande) för att få godkänt på momentet. Obligatorisk övning med efterföljande redovisning. Laborationer I kursen ingår 3 laborationer: Kretsprocesser, Gammaspektroskopi och Datorlaboration Optik. Laborationsschemat hittar du på s. 5. Laborationsinstruktioner kommer att distribueras via kursens hemsida. Du ansvarar själv för att du får tillgång till pappersutskrift av instruktionerna. Laborationerna är obligatoriska och pågår i 5 timmar. Vid laborationens början ska du skriftligen och muntligen kunna redogöra för samtliga förberedelseuppgifter. Examination Inlämning av laborationsrapporter kommer att ske via Live@Lund. Laborationsrapporterna kommer att kvalitetssäkras av Urkund. Sjukanmälan gör du före laborationstillfället till kurslaboratoriets sekreterare Kerstin Nilsson på telefon Indelning i laborationsgrupper sker på första föreläsningen (obligatoriskt). För godkänd kurs krävs: godkänd skriftlig tentamen, godkända laborationer (förberedelseuppgifter, genomförande och redovisning av laborationerna Kretsprocesser, Gammaspektroskopi och Datorlaboration Optik), godkänt deltagande i datorsimulering Växelverkan, godkänd redovisning av Case (joniserande strålning), Skriftlig tentamen sker mån den 10/3 kl (MA10-D-G), fre den 25/4 kl (Fys:H421) samt tors 28/8 kl 8-13 (H:421). Vid tentamenstillfällena den 24/4 och 28/8 gäller anmälningsplikt. Föranmälan: tentamen@fysik.lth.se, ange namn, kurs och tentamenstillfälle. 2

3 FAFF35 Föreläsningar (F) och seminarium (S) V F/S Dag Tid FL Avsnitt 4 F1 Må 20/ KS Introduktion: avstamp, information om kursen, gruppindelning, försäljning av kompendier. Energi: arbete, rörelse- och lägesenergi, effekt, energiprincipen, energiomvandlingar, människans energiförbrukning. F2 On 22/ KS Gaser och vätskor: Gaser, andning, tryck, koncentration, luftföroreningar, fluider, strömning, blodtryck. F3 To 23/ KS Termiska egenskaper och energiprincipen: temperatur, värme, fasövergångar, inre energi, värmekapacitet, 1:a huvudsatsen, tillståndsändringar. 5 F4 Må 27/ KS Energiomvandling: 2:a huvudsatsen, värmemaskiner, kretsprocesser, Carnotprocessen, Stirlingprocessen. F5 To 30/ KS Energitransport: Jämvikt, fortvarighetstillstånd, värmeledning, värmeövergång, strålning, isolering, uppvärmning/avkylning, fysiologisk temperatur. 6 F6 Må 3/ ML Introduktion: radioaktivitet, strålslag (alfa, beta, gamma), sönderfallsserier, mätning av strålning (detektorer). F7 On 5/ ML Fotoners och neutroners växelverkan: attenuering, fotoaabsorption, comptonspridning, koherent spridning, parbildning, tvärsnitt, neutroner. F8 On 5/ NR Introduktion till MatLab. 7 F9 Fr 7/ ML Laddade partiklars växelverkan: Processer, bromsstrålning, stopping-power, braggpeak. F10 Ti 11/ ML Strålningsdosimetri och biologiska effekter: Definition av absorberad dos, interndosimetri, strålningsbiologi, stokastiska och deterministiska effekter, riskfilosofi. F11 Ti 11/ SAE Introduktion till Biomedicinsk Optik - tillämpningar av biomedicinsk optik, vad är spridning och absorption Spridning spridningskeofficient, tvärsnittsyta, densitet av spridare, fria medelväglängden, fasfunktion, reducerad spridningskoefficient, Rayleigh och Mie spridning. Absorption energinivåer, kvantnummer, elektroniska nivåer, vibrationsnivåer, rotationsnivåer, i en fri molekyl. Vad händer när molekylerna kommer nära varandra? Komplicerade molekyler. Övergångar mellan olika energinivåer. Absorption coefficient, absorbans, Beer-Lamberts lag, vävnadskromoforer, albedo, Kramers- Kronig relationen och hur den kommer in i vävnadsoptiken. Fluorescens processen, parametrar av intresse för att särskilja olika fluoroforer. F12 On 12/ ML Introduktion till case om Strålningsdosimetri. OBLIGATORISKT. 8 F13 On 19/ SAE Biomedicinsk Optik: Ljusutbredning i turbida media, Maxwells ekvationer ger vågutbredning, transportekvationen ger energitransport om vågeffekterna har försvunnit. Generaliserad Beer-Lamberts lag, effektiv vägstrecka, diffusion, Laser Safety ögon, hud, Boulnois ljus-vävnads växelverkan, laserkirurgi absorptionsspektra, pulslängd. F14 To 20/ SAE Diagnostiska tillämpningar av biomedicinsk optik: Mätning av absorption i vävnad tillämpning puls-oximetri, tekniker för ljusutbredning, kvantitativ diffus reflektionsspektroskopi. Mer sofistikerade modeller för att beskriva ljuspropagering i vävnad (diffusion, Monte Carlo, FEM). Mer sofistikerade metoder för att mäta absorption och spridning oberoende av varandra (ptofs, FD). F15 To 21/ SAE Behandlingstillämpningar av biomedicinsk optik: Ljus-vävnad växelverkningar, laserkirurgi, värmebehandling, fotodynamisk tumörterapi, vikten av att kunna planera behandlingsresultat och dosimetri. 9 F16 On 26/ ML KS 10 S1 Ti 4/ KS ML SAE Accelerator och exempel på deras tillämpningar inom klinisk verksamhet och forskning: Linjäracceleratorer, strålbehandling, cyklotroner, radiofarmakaproduktion, elektrostatiska acceleratorer, mikrodosering, synkrotronljusanläggningar, MAX-lab, ESS Seminarium, frågestund. 3

4 FAFF35 Övningar Övningar, Energilära och termodynamik (ur Energi- och miljöfysik, del 1, samt ur häfte Hydromekanik) V Ö Dag F/R On 22/1 K2: 1, 4 K2: 6, 7, 13, 15 K2: 16, 23 K2: 28, 29 2 To 23/1 K3: 1, 2, 5 K3: 7, 8, 10, 13, 14, 17 K3: 11, 19, 20, 23, 26 K3: 28 kl Hydromekanik: 1,2 Hydromekanik: 3, 4, 5 Hydromekanik: 6, 7 Hydromekanik: Må 27/1 K4: 1, 3 K4: 4, 5, 6, 12 K5: 2, 6 K4: 15, 17, 18, 19, 22, 23 K5: 9, 11 K5: 15 4 To 30/1 5 Fre 31/1 K6: 2 K6: 4, 5, 8, 11, 12, 14, 16 K6: 9, 17, 19, 23, 27 K6: 24, 33, 36 K7: 1, 2, 3 K7: 5, 6, 11, 12, 13, 14 K7: 18, 20, 24, 35 K7: 19, 32, 34, 35 Övningar, MatLab V Ö Dag 6 6 Fre 7/2 Kl h övning: Övningsuppgifter hämtas på kurshemsidan Övningar, Joniserande strålning V Ö Dag 7 7 Mån 10/2 OBLIGATORISKT 2 h datorövning: Datorsimulering av partiklars växelverkan Fr 28/2 Frågestund för Dosimetricase. Kl Må 3/3 OBLIGATORISKT 2 h övning. Muntlig redovisning av resultaten från den egna övningen (Dosimetricase). 4

5 Övningar, Medicinsk Laserfysik V Ö Dag 8 8 Ons 19/2 Absorption, spridning, Beer- Lamberts lag, Fluorescenslivstid, kvanteffektivitet Absorption i komplicerade molekyler. Vibrationsspektroskopi (IR, Raman). Beräkna koncentration av kromofor. Absorbans. Frågor som berör elektromagnetisk optik 9 To 21/ Ons 24/2 Generaliserad Beer-Lamberts lag, puls oximetri, Kramers-Kronig relationen och hur denna kommer in i vävnadsoptiken Tillämpningsuppgifter diagnostik, inversa problemet Tillämpningsuppgifter ljus-vävnads växelverkan, terapi 5

6 FAFF35 Laborationer BME2: Medicinsk fysik (FAFF35) Laborationsschema Lp Vt Preliminärt Kretsprocesser Sal H210B Gammaspektroskopi Sal B118 Grupp Lpvecka Handl. Grupp Handl. BME2.01 On 12-feb AE BME2.01 Må 17-feb UF/LR BME2.02 On 12-feb MS BME2.02 Ti 18-feb UF/LR BME2.03 To 13-feb AE BME2.03 On 19-feb AE BME2.04 To 13-feb JM BME2.04 To 20-feb AE BME2.05 Fr 14-feb JM BME2.05 Fr 21-feb UF/LR Handledare: AE: Axel Eriksson MS: Moa Sporre JM: Johan Martinsson Handledare: AE: Axel Eriksson UF: Ulrika Forsberg LR: Linus Ros Datorlaboration Optik Sal H212 Grupp Lpvecka Lpvecka Handl. BME2.01 Ti 25-feb SAE/CX BME2.02 Ti 25-feb SAE/CX BME2.03 On 26-feb SAE/CX BME2.04 On 26-feb SAE/CX BME2.05 On 26-feb SAE/CX Handledare: SAE: Stefan Andersson-Engels CX: Can Xu Handledarnas e-postadresser Stefan Andersson Engels: Stefan.Andersson-Engels@fysik.lth.se Axel Eriksson: Axel.Eriksson@nuclear.lu.se Ulrika Forsberg: Ulrika.Forsberg@nuclear.lu.se Johan Martinsson: Johan.Martinsson@nuclear.lu.se Linus Ros: Linus.Ros@nuclear.lu.se Moa Sporre: Moa.Sporre@nuclear.lu.se Can Xu: Can.Xu@fysik.lth.se 6